至此，第二期北伐計劃就這樣決定下來。
長沙會議後，決定北伐二期作戰計劃大體分為三路向北推進，以第四軍、第七軍、第八軍為中央軍，沿武長路直搗武漢。第一軍何應欽部的第二師和第六軍程潛部為中央總預備隊。第二軍譚延闓部、第三軍朱培德部為右翼軍，集結於攸縣、醴陵來應付江西之敵，並掩護中央軍右側的安全。新接受國民政府改編的黔軍袁祖銘所部的第九軍、彭漢章的第十軍和第八軍的教導團為左翼軍，出常德、澧縣，以掩護中央軍的左側。
命令下達後，各軍紛紛行動起來，隻是袁祖銘在湘、黔邊境滯留，態度曖昧，有些看風使舵的意思。說起來，左右兩翼部隊不過是策應而已，二期北伐的主要戰場還是在武長路上。
中央軍作戰以唐生智為前敵總指揮，分左右兩個縱隊，他自兼左路縱隊的第八軍指揮官，李宗仁為右路縱隊的指揮官，轄第四軍、第七軍。
就在中央軍結集完畢時，蔣介石來到唐生智的住所，開門見山說：“這次北伐的戰事如此順利，看來還是黨的政策起了決定性的作用。”
唐生智對蔣介石一直就有些提防，想到大戰在即，他跑到這裏來講黨的政策，心裏就有些不快。
原來蔣介石來此也是有目的的，他深知唐生智是個多變之人，而且現在大權在握，不時也想起副官長張治中在來長沙時所說的話，那就是武漢一旦得手後，他能否控製局勢?蔣介石是想以黨的名義來對唐生智加以約束，可唐生智心裏隻有佛，那裏還管什麼黨性不黨性的，況且，他現在也想著自己將來的出路。
蔣介石說：“孟瀟先生，黨的改組問題，我們以後要詳細談談，這也不是三言兩語就能講清的。為了勝利，現在黨權高於一切，政治、軍事等都要黨來領導，隻有這樣，勝利才有保證。”蔣介石講這些話，也是有顧慮的，不知唐生智是否買賬，因而就有些吞吞吐吐。這一來，唐生智就更感覺他心懷鬼胎了。蔣介石同時向唐提議要看看第八軍的將士。
第二天，蔣介石騎馬檢閱唐生智的部隊時，戰馬對開始的軍號倒沒什麼反應，但部隊呼口號時，戰馬突然驚了，把蔣總司令從上麵給摔了下來。後來，唐生智陪著蔣介石下馬走了一圈，算是圓了場。唐生智心裏想，這個總司令可真不中用，說話如此，騎術也如此。其實唐生智心裏還是挺高興的，因為他信佛，以為自己的軍隊別人是不能插手的，蔣介石被馬掀下來，他認為這是佛法顯靈，是天意。蔣介石今天墜馬於八軍之前，前程必定不佳。’
第二天，蔣介石又讓人給唐生智一封信，意思是讓他收編賀耀組的軍隊。
唐生智當即回信說：“賀耀組現在願意參加北伐，為了革命的利益我應該歡迎他，團結他。總司令讓我委派他為獨立師師長，我倒也沒什麼意見，隻是賀本人對我疑懼，我看還是歸總司令指揮更好一些。”
蔣介石得到唐生智的回信後，再也不提賀耀組的事了。
對賀耀組部所屬之事，唐生智是假推，蔣介石是假讓，最後還是讓蔣介石占了上風。蔣介石搞這個名堂，也是怕唐生智反感，他哪裏希望賀耀組歸唐生智指揮，那樣他不就又多了一份擔心。而唐生智也想收留賀，畢竟是老湘軍了，可稍一推讓，便中了人家的計謀，弄得有苦說不出來。
長沙軍事會議過後，北伐軍進逼武昌。
吳佩孚開始慌亂，不敢小看革命軍了，隻是他的精銳部隊滯留在京漢鐵路沿線北段，不能及時南下。吳佩孚隻能利用原來的湘、鄂部隊防守，命湖北督辦兼二十五師師長陳嘉謨和代理鄂邊防督辦李濟臣二人負責指揮，另有湘軍總司令葉開鑫部的三師以及前桂軍韓彩鳳的殘部協作，總人數在四萬左右。
北軍得知長沙南軍意圖進軍武漢，便在汨羅河北岸的長樂街、浯口市、張家碑等地構築工事，由湘鄂邊防軍第五路司令宋大霈、第十七旅旅長餘蔭森擔任防守。汨羅鐵橋兩旁的長樂街、南渡河、夾塘之間，有湘鄂邊防軍第八路軍總司令董政國率第六混成旅旅長王夢弼、七旅旅長李樂賓及葉開鑫所部師長鄒鵬振擔任。北軍為確保武漢，在此修築的工事非常堅固，並鋪設有地雷和電網，以逸待勞。
李宗仁開往前線時，蔣介石找到他，兩人換過蘭譜，上邊寫了幾句誓言：“誼屬同誌，情切同胞，同心一德，生死係之。”
李宗仁確定進軍路線後，命各部隊相繼進入攻擊位置，第七軍第一路由夏威指揮，二十日拂曉向沿河的敵軍孫建業部進攻，肅清南岸的守軍後，夏威的一旅、二旅開始強渡汨羅河，因為船隻全部被北軍搶走，無船過河。此時當地農民協會的負責人告訴北伐軍的指揮官，這條河表麵湍急，但有一處河水不是很深，現在又是秋季，士兵可涉水過河。當地人講完，率先下河，為北伐軍探路。所幸河水果然隻及胸部。第七軍官兵徒涉而過，當天就占領了浯口市。
第七軍的二路軍七、八兩個旅由胡宗鐸指揮，同時由滑石灘強渡汨羅河，很快攻克了張家碑，敵人稍有抵抗，可經過北伐將士的數次衝鋒，向北山逃竄。北軍多是直、魯、豫平原長大，許多士兵連山也沒見過。這次攻打北伐軍，也是坐火車來的，部隊一潰退，他們糊糊塗塗跑進山裏，地形不熟，恍若進了八陣圖，東西不分。而且北軍素為南民所恨，其行動和言語多有不同，一俟山民看到可疑之人，馬上報告當地駐軍，並領路前去繳械。
就在同時，第四軍三十六團從上遊渡過汨羅河，進兵平江城東北地區。平江地勢險要，北倚古城嶺，南臨汨羅河，是入湖北要道，平城更是兵家必爭之地。
北伐軍大部隊渡過汨羅河，這也是出乎北軍意料的。第四軍副軍長陳可鈺，命第四軍張發奎師的三十五團為左翼，向平江城南進兵，葉挺的獨立團和黃琪翔的三十六團任中路，葉挺獨立團進攻童子嶺、草山市正麵之敵，進平江城東地區，相機策應三十六團作戰。
第三十六團渡過汨羅河後，直接插入敵後山西坑。原來這山西坑本是當地百姓上山采樵的小徑，敵人也不摸不清這條路，正當葉挺獨立團向童子嶺之敵進攻時，三十六團從西山坑衝入。由於敵人不知這條路，沒有防守，三十六團攻其不備，突入平江縣城北門，守衛城門的少數敵人當場擊斃。
敵軍司令部就駐在北門附近，三十六團在黃琪翔的率領下，直迫敵指揮所，短兵相接，湘鄂邊防軍第十五混成旅旅長陸壇倉皇出戰，指揮百餘名衛隊作殊死的抵抗，最後被黃琪翔部團團圍住。
攻打童子嶺的獨立團，正與北軍糾纏時，北伐軍中一名排長，突然站了起來，他說：“弟兄們，你們快看，城裏有戴銅鼓帽(竹笠)的部隊，那是咱們三十六團。友軍已經占領平江城了。”這一喊，北伐軍士氣頓增，立即發起全線攻擊。敵陣腳已亂，又聽說平江城已經失守，哪裏還敢戀戰，紛紛鼠竄，四散逃命。
被三十六團圍在一座院子裏的敵十五混成旅旅長陸沄，仍令自己的衛隊抵抗，此時殺聲衝天，南軍的“繳槍不殺”的口號響徹於耳。可敵軍仍不斷偷放冷槍。三十六團遂開始火攻，一時間，火光衝天，殺聲不斷，被圍敵人自知不敵，紛紛舉起了白旗。敵守軍旅長陸沄在絕望之際，自殺身亡。同時，右翼部隊第十師二十八團向平江以東的淡江、鍾洞山進攻，在二十九團的策應下，麵對守敵，勇往直前。二十八團處於正麵仰攻，難度非常之大，該處山高林密，地勢險要，大道小路布滿了地雷，敵人居高臨下。
二十八團團長蔡廷鍇親臨前沿，率領衝鋒，一營正麵攻擊，二營、三營迂回，加之右翼拉長戰線，猛攻猛打，敵守軍終於動搖了。這時，一顆流彈擊中蔡廷鍇，但他在負傷的情況下，仍堅持指揮戰鬥，戰至午後，敵勢漸弱，第十師發起總攻，敵人全線崩潰。蔡廷鍇肩部負傷，可是他還讓人扶著來到前線，見該處乃是敵人兵站，大米麵粉堆積如山。
蔡廷鍇命將糧食分給當地農民。這也因為北伐軍的給養多是當地百姓們送到前線的。
平江之役，經過一日的激戰，敵十五混成旅全部被殲，俘虜敵人一千八百餘，繳獲山炮十一門，長短槍二千餘支，各種軍用品甚多。
攻下平江後，第四軍將士日夜兼程，迅速跨入湖北通城，向武漢進軍。